Raspberry PiとBME280でXivelyにデータを送信するガジェットをつくる
最近BME280という湿度、気圧、温度複合センサモジュールが電子部品店で販売されるようになりました。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-09421/
- スイッチサイエンス
https://www.switch-science.com/catalog/2236/
https://strawberry-linux.com/catalog/items?code=12280/
これ1つで湿度、気圧、温度をI2C/SPIで取得することができるので便利そうです。
今回はこのセンサーの値をRaspberry Pi A+上のPythonで取得し、IoT向けサービスであるXivelyにデータを送信するところまで行いました。
使用したハードウェア、ソフトウェア
- Raspberry Pi A+
- WiFiドングル(LAN-W150N/U2)
- ＢＭＥ２８０使用 温湿度・気圧センサモジュールキット: センサ一般 秋月電子通商 電子部品 ネット通販
- Raspbian 2015-05-15
- Python 2.7.3
I2Cの有効化
RaspbianのデフォルトではI2Cは無効化されているのでこれを有効化します。
次の記事を参考にI2Cを有効化しました。
Raspberry Pi の I2C を有効化する方法 (2015年版) - 意識低い開発者のBlog
記事の通りに設定を行ったら
sudo apt-get i2c-tools
を入力します。
各種Pythonライブラリのインストール
smbusモジュールのインストール
PythonでI2Cを使用するためにはsmbusモジュールが必要です。
次のコマンドでインストールします。
$ sudo apt-get install python-smbus
requestsモジュールのインストール
Xivelyにデータを送信する部分はこの記事を参考に書きました。yamaryu0508.hatenablog.com
この記事ではHTTPリクエストにPythonのrequestsモジュールを使用しているのでこちらをインストールします。
また、最新のrequestsモジュールを使用するとInsecurePlatformWarningが出るのでrequests2.5.3を使用しました。
sudo apt-get install python-pip sudo pip install requests==2.5.3
Xivelyへ登録、チャンネルの作成
Xivelyは個人向けサービスと法人向けサービスに分けられ、個人向けサービスはPersonal Xivelyへと変更されたようです。
登録はここから行います。
Sign Up - Xively
登録の方法とチャンネルの作成などは次の記事を参考に行いました。
この夏，チャレンジ！中学生でも開発可能なM2Mシステム Part3 ―― 3G通信モジュールとクラウド・システムの連携[応用編]｜Tech Village （テックビレッジ） ／ CQ出版株式会社
デバイスRapberry Piに対してチャンネル
- Temperature
- Humidity
- Pressure-Altitude_600m
- Pressure-Aititude_0m
を作成しました。
Pythonスクリプトの作成
いよいよPythonスクリプトを作成します。
BME280は生のデータから計算して湿度と気圧を算出する必要があります。
データシートや解説を読んでもなんのこっちゃという感じなのでmbedのライブラリのコードを拝借しPython用に書き換えました。雪だるま大先生に感謝です。
BME280 - a mercurial repository | mbed
APY_KEYとFEED_IDは自分のXivelyのチャンネルのものに書き換えてください。
ALTITUDEは実験している場所の高度をメートルで書き換えてください
registToXivelyの第1引数はチャンネル名を指定するのでここも適宜書き換えてください。
今回初めてPythonを使ったのでご了承ください。直した方がいい点などあればご指摘お願いします。
大気圧がPressure-Altitude_0mとPressure-Altitude_600mに分けられている理由は気象庁のデータは海面更正というものを行っていて取得地点の高度のデータを0mの高度のデータに換算しているため、気象庁のデータと比較したい場合にはこの海面更正をする必要があります。
詳しくは気象観測の手引き(pp.37-39)をお読みください。
#!/usr/bin/python import sys,time import smbus import urllib2, json, requests INTERVAL = 60*0.5 # second API_KEY = "YOUR API KEY" FEED_ID = "YOUR FEED ID" ALTITUDE= 600 class Xively: def __init__(self,feedId,apiKey): self.feedId = feedId self.apiKey = apiKey def registToXively(self,channel,dataPoints): request = { 'datastreams' : [ {'id' : channel, 'current_value' : dataPoints}]} requestJson = json.dumps(request) url = "https://api.xively.com/v2/feeds/" + self.feedId + ".json" headers = {"X-ApiKey": self.apiKey} res = requests.put(url, headers=headers, data=requestJson) return res xivelyDevice = Xively(FEED_ID,API_KEY) class BME280: DEVICE_ADDRESS = 0x76 BUS_CHANNEL = 1 def __init__(self,address = DEVICE_ADDRESS,channel = BUS_CHANNEL): self.address = address self.channel = channel self.bus = smbus.SMBus(self.channel) self.t_fine = 0 data = self.bus.read_byte_data(self.address,0xD0) # print 'ID:0x%x' % data #cfrl hum Humidity oversampling x1 self.bus.write_byte_data(self.address,0xF2,0x01) #ctrl meas Temparature oversampling x1, Pressure oversampling x1, Normal mode self.bus.write_byte_data(self.address,0xF4,0x27) #config Standby 1000ms ,Filter off self.bus.write_byte_data(self.address,0xF5,0xA0) data = self.bus.read_i2c_block_data(self.address,0x88,6) self.dig_T1 = (data[1] << 8) | data[0] self.dig_T2 = (data[3] << 8) | data[2] self.dig_T3 = (data[5] << 8) | data[4] data = self.bus.read_i2c_block_data(self.address,0x8E,18) self.dig_P1 = (data[ 1] << 8) | data[ 0] self.dig_P2 = (data[ 3] << 8) | data[ 2] self.dig_P3 = (data[ 5] << 8) | data[ 4] self.dig_P4 = (data[ 7] << 8) | data[ 6] self.dig_P5 = (data[ 9] << 8) | data[ 8] self.dig_P6 = (data[11] << 8) | data[10] self.dig_P7 = (data[13] << 8) | data[12] self.dig_P8 = (data[15] << 8) | data[14] self.dig_P9 = (data[17] << 8) | data[16] data[0] = self.bus.read_byte_data(self.address,0xA1) #read dig_H regs self.dig_H1 = data[0] data = self.bus.read_i2c_block_data(self.address,0xE1,7) self.dig_H2 = (data[1] << 8) | data[0] self.dig_H3 = data[2] self.dig_H4 = (data[3] << 4) | (data[4] & 0x0f) self.dig_H5 = (data[5] << 4) | ((data[4]>>4) & 0x0f) self.dig_H6 = data[6] def getTemperature(self): temp_xlsb = self.bus.read_byte_data(self.address,0xFC) # print '0x%x' % temp_xlsb temp_lsb = self.bus.read_byte_data(self.address,0xFB) # print '0x%x' % temp_lsb temp_msb = self.bus.read_byte_data(self.address,0xFA) # print '0x%x' % temp_msb temp_raw = (temp_msb << 12) | (temp_lsb << 4) | (temp_xlsb >> 4) temp_data = (((((temp_raw >> 3) - (self.dig_T1 << 1))) * self.dig_T2) >> 11) +\ ((((((temp_raw >> 4) - self.dig_T1) * ((temp_raw >> 4) - self.dig_T1)) >> 12) * self.dig_T3) >> 14) self.t_fine = temp_data temp_data = (temp_data * 5 + 128) >> 8 return temp_data / 100.0 def getPressure(self): data = self.bus.read_i2c_block_data(self.address,0xF7,3) press_raw = (data[0] << 12) | (data[1] << 4) | (data[2] >> 4) var1 = (self.t_fine >> 1) - 64000 var2 = (((var1 >> 2) * (var1 >> 2)) >> 11) * self.dig_P6 var2 = var2 + ((var1 * self.dig_P5) << 1) var2 = (var2 >> 2) + (self.dig_P4 << 16) var1 = (((self.dig_P3 * (((var1 >> 2)*(var1 >> 2)) >> 13)) >> 3) + ((self.dig_P2 * var1) >> 1)) >> 18 var1 = ((32768 + var1) * self.dig_P1) >> 15 if var1 == 0: return 0 press = (((1048576 - press_raw) - (var2 >> 12))) * 3125 if press < 0x80000000: press = (press << 1) / var1 else : press = (press / var1) * 2 var1 = (self.dig_P9 * ((((press >> 3) * (press >> 3)) >> 13))) >> 12 var2 = (((press >> 2)) * self.dig_P8) >> 13 press = (press + ((var1 + var2 + self.dig_P7) >> 4)) return (press/100.0) def getHumidity(self): data = self.bus.read_i2c_block_data(self.address,0xFD,2) hum_raw = (data[0] << 8) | data[1] v_x1 = self.t_fine - 76800 v_x1 = (((((hum_raw << 14) -((self.dig_H4) << 20) - ((self.dig_H5) * v_x1)) +\ (16384)) >> 15) * (((((((v_x1 * self.dig_H6) >> 10) *\ (((v_x1 * (self.dig_H3)) >> 11) + 32768)) >> 10) + 2097152) *\ self.dig_H2 + 8192) >> 14)) v_x1 = (v_x1 - (((((v_x1 >> 15) * (v_x1 >> 15)) >> 7) * self.dig_H1) >> 4)) if v_x1 < 0: v_x1 = 0 if v_x1 > 419430400: v_x1 = 419430400 hum = (v_x1 >> 12) return (hum/1024.0) bme280 = BME280() log = open("log.csv","a") while True: temp = round(bme280.getTemperature(),1) hum = round(bme280.getHumidity(),1) press = round(bme280.getPressure(),1) pressCorrect = round((press * 9.81 * ALTITUDE) / (287 * (273.15 + temp)),1) print_msg = "Temp,%0.1f,Hum,%0.1f,Press,%0.1f,0m_Press,%0.1f" %(temp,hum,press,press+pressCorrect) print print_msg log.write(print_msg+"\n") xivelyDevice.registToXively('Temperature',temp) xivelyDevice.registToXively('Humidity',hum) xivelyDevice.registToXively('Pressure-Altitude_600m',press) xivelyDevice.registToXively('Pressure-Altitude_0m',press + pressCorrect) time.sleep(INTERVAL)
